Aluminium 1100
Einführung in Aluminium 1100
Aluminium 1100 ist eine kommerziell reine Aluminiumlegierung (≥99,0% Al), die für ihre ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit und hervorragende Verarbeitbarkeit bekannt ist. Obwohl sie im Vergleich zu anderen Aluminiumsorten nur eine geringe Festigkeit besitzt, ist sie ideal für Anwendungen, bei denen Festigkeit gegenüber Umformbarkeit, elektrischer/thermischer Leitfähigkeit und chemischer Stabilität zweitrangig ist.
Weit verbreitet in der CNC-Bearbeitung leichter, korrosionsbeständiger Teile, wird Aluminium 1100 häufig in Wärmetauschern, Anlagen der Lebensmittel- und Chemieverarbeitung, Beschilderungen sowie Elektronikkomponenten eingesetzt.
Chemische, physikalische und mechanische Eigenschaften von Aluminium 1100
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzungsbereich (Gew.-%) | Hauptfunktion |
|---|---|---|
Aluminium (Al) | ≥99,0 | Grundmetall mit hoher Korrosionsbeständigkeit und Duktilität |
Kupfer (Cu) | ≤0,05–0,20 | Leichte Festigkeitssteigerung |
Eisen (Fe) | ≤0,95 | Restelement |
Silizium (Si) | ≤0,95 | Restelement |
Zink (Zn) | ≤0,10 | Restelement |
Mangan (Mn) | ≤0,05 | Restelement |
Magnesium (Mg) | ≤0,05 | Restelement |
Sonstige (jeweils) | ≤0,05 | Gesamt-Reststoffe ≤0,15 |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Typischer Wert | Prüfnorm/-bedingung |
|---|---|---|
Dichte | 2,71 g/cm³ | ASTM B311 |
Schmelzpunkt | 643°C | ASTM E299 |
Wärmeleitfähigkeit | 222 W/m·K bei 25°C | ASTM E1952 |
Elektrische Leitfähigkeit | 59% IACS bei 20°C | ASTM B193 |
Wärmeausdehnungskoeffizient | 24,0 µm/m·°C | ASTM E228 |
Spezifische Wärmekapazität | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
Elastizitätsmodul | 69 GPa | ASTM E111 |
Mechanische Eigenschaften (Zustand H14)
Eigenschaft | Typischer Wert | Prüfnorm |
|---|---|---|
Zugfestigkeit | 150–165 MPa | ASTM E8/E8M |
Streckgrenze (0,2%) | 125 MPa | ASTM E8/E8M |
Bruchdehnung | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Härte | 35 HB | ASTM E10 |
Ermüdungsfestigkeit | 55 MPa | ASTM E466 |
Schlagzähigkeit | Hoch | ASTM E23 |
Wesentliche Eigenschaften von Aluminium 1100
Hervorragende Verarbeitbarkeit und Umformbarkeit: 1100 ist die duktilste Aluminiumlegierung und lässt sich leicht ziehen, drückwalzen oder auf enge Radien biegen, ohne zu reißen—ideal für tiefgezogene Teile und komplexe CNC-umgeformte Geometrien.
Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit: Widersteht atmosphärischer und chemischer Korrosion, insbesondere in neutralen und mild sauren Umgebungen. Eingesetzt in lebensmitteltauglichen und marinen Randanwendungen.
Hervorragende thermische und elektrische Leitfähigkeit: Eine Wärmeleitfähigkeit von 222 W/m·K und eine elektrische Leitfähigkeit von 59% IACS machen es ideal für Kühlkörper, Sammelschienen und Gehäuse für das thermische Management in der Elektronik.
Geringe mechanische Festigkeit: Streckgrenze um 125 MPa, daher ohne Verstärkung nicht für tragende Anwendungen geeignet. Häufig verwendet für optische oder funktionale Teile mit geringer Belastung.
Nicht wärmebehandelbar: Wird ausschließlich durch Kaltverfestigung (Kaltumformung) gehärtet; die Zustände H14 und H18 bieten einen guten Kompromiss zwischen Umformbarkeit und Dauerhaftigkeit.
Herausforderungen und Lösungen bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium 1100
Bearbeitungsherausforderungen
Schmierige Spanbildung: Die hohe Duktilität kann zu schlechter Spanbrechung und Schmieren führen.
Aufbauschneide (BUE): Das Material neigt dazu, an Schneidwerkzeugen zu haften, wodurch Schneiden schneller stumpf werden.
Empfindliche weiche Oberfläche: Anfälliger für Fressen oder kosmetische Kratzer während der Bearbeitung und Handhabung.
Optimierte Bearbeitungsstrategien
Werkzeugauswahl
Parameter | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
Werkzeugmaterial | Schnellarbeitsstahl oder unbeschichtetes Hartmetall | Verhindert Anhaftungen und ermöglicht scharfen Schnitt |
Geometrie | Großer Spanwinkel, scharfe Schneide | Verbessert die Spanbildung und reduziert Aufbauschneiden |
Schnittgeschwindigkeit | 200–500 m/min | Verbessert Oberflächengüte und Spanführung |
Vorschub | 0,10–0,30 mm/U | Erhält eine gute Spanform ohne Einreißen |
Kühlung | Leichter Nebel oder trocken | Reduziert Aufbauschneiden und vermeidet Kontamination |
Schnittparameter für Aluminium 1100 (ISO-513-Konformität)
Operation | Geschwindigkeit (m/min) | Vorschub (mm/U) | Schnitttiefe (mm) | Kühldruck (bar) |
|---|---|---|---|---|
Schruppen | 200–300 | 0,20–0,30 | 2,0–4,0 | Trocken oder Nebel |
Schlichten | 400–500 | 0,05–0,15 | 0,2–1,0 | Trocken oder Nebel |
Oberflächenbehandlung für CNC-Teile aus Aluminium 1100
Anodisieren: Geeignet für dekoratives Anodisieren Typ II (5–25 µm). Bietet eine gute Oberflächenhärte (~200 HV) und Korrosionsschutz. Aufgrund der hohen Reinheit ist die Farbhomogenität begrenzt.
Pulverbeschichtung: Schichtaufbauten von 60–100 µm mit UV- und Schlagfestigkeit. Erfordert eine vorherige Oberflächenvorbereitung (Chromatieren oder Beizen), um die Haftung sicherzustellen.
Elektropolieren: Erzeugt Ra ≤0,2 µm für ästhetische und hygienische Oberflächen in Lebensmittel- und medizintechnischen Komponenten.
Passivieren: Wird typischerweise nicht allein eingesetzt, sondern als Reinigungsschritt vor anderen Beschichtungen angewendet.
Bürsten: Dekoratives Finish für Ra 0,8–1,2 µm; ideal für Beschilderungen, Paneele und Consumer-Geräte.
Alodine-Beschichtung: Wird eingesetzt, wenn neben Korrosionsschutz auch elektrische Leitfähigkeit erforderlich ist—insbesondere bei Elektronikgehäusen.
UV-Beschichtung: Transparente Schichten von 5–15 µm schützen sichtbare Oberflächen und reduzieren Fingerabdrücke auf Aluminiumgehäusen.
Lackbeschichtung: Wird für kosmetische Oberflächen und Schutz bei Display-Produkten und dekorativen Flächen eingesetzt.
Industrieanwendungen von Aluminium 1100
Unterhaltungselektronik: Optik und thermische Leistung sind entscheidend für Kühlkörper, Displayrahmen und kosmetische Gehäuse.
Lebensmittel- und Chemieverarbeitung: Tanks, Rohrleitungen und Verpackungsmaschinen, die hohe Reinheit und Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Architektur: Wandpaneele, Beschilderungen und Vorhangfassaden, die dekorative Oberflächen und leichte Stabilität benötigen.
Elektrische und thermische Systeme: Sammelschienen, Anschlussklemmen sowie wärmeleitfähige Rahmen und Gehäuse.
HLK und Wärmetauscher: Lamellen, Kanäle und Kondensatorkomponenten, bei denen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind.
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